近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室研究員周圣明領(lǐng)銜的透明陶瓷課題組與上海理工大學(xué)合作，在白光照明用紅色熒光陶瓷研究方面取得進展。 

　　作為白光LED中最常用的波長轉(zhuǎn)換材料，Ce:YAG黃色熒光粉可以高效地將InGaN芯片發(fā)射的藍光轉(zhuǎn)換為黃光，從而混合得到照明用白光。但隨著現(xiàn)代生活對照明質(zhì)量要求的不斷提高，Ce:YAG最大的問題在于其黃光峰值波長較短，混合白光中缺少紅光成分，因此顯色指數(shù)較低。與此同時，采用有機硅膠封裝熒光粉的白光LED在大功率高亮度照明的發(fā)展趨勢下，面臨著熱導(dǎo)率低、易老化、色點偏移等問題。因此，對全無機封裝的紅色熒光材料開發(fā)是近幾年學(xué)界和行業(yè)關(guān)注的焦點問題。 

　　在該項研究中，研究團隊首次制備了ZrO₂作為第二相的Ce:YAG陶瓷，發(fā)現(xiàn)Ce³⁺的發(fā)射波長隨ZrO₂的引入由540nm大幅紅移至570~610nm。不同于常見的大稀土離子（相較于Y³⁺）摻雜和M²⁺-N⁴⁺（如Mg²⁺-Si⁴⁺等）雙離子摻雜替代而使Ce³⁺發(fā)射紅移，ZrO₂-Ce:YAG中發(fā)射紅移被歸因于Zr⁴⁺在高溫真空環(huán)境下的還原成的Zr³⁺占據(jù)Y³⁺位后在晶格中形成氧空位缺陷，從而使Ce³⁺離子激發(fā)電子發(fā)生5d→氧空位能級的非輻射躍遷，導(dǎo)致最終發(fā)射波長的紅移。此發(fā)現(xiàn)為基于Ce:YAG體系的全無機紅色熒光材料研究提供了新思路。 

　　相關(guān)成果發(fā)表于《歐洲陶瓷學(xué)會會刊》。該項工作得到中科院國際合作項目和上海市科委創(chuàng)新項目的支持。 

　　論文鏈接 

　　圖1.ZrO₂-Ce:YAG退火前后的激發(fā)發(fā)射譜及熒光衰減曲線 

　　圖2.ZrO₂-Ce:YAG中CeO₈的晶格環(huán)境及位形坐標(biāo)